Hi3516A开发--RTC电路

一、概述
1、RTC 芯片分类
常见的 RTC 芯片，大致可分为三类：
非集成 RTC： 只有 RTC 计时电路，不集成晶体、不集成温度补偿电路。这类芯片的计时精度主要取决于外接晶体的精度，而且受温度影响较大。通常在室温环境下，计时精度较高；随着温度升高或降低，计时偏差逐渐增大。
集成晶体的 RTC： 将 RTC 计时电路与晶体集成，但没有温度补偿电路。这类芯片在室温环境下，计时精度更高。但仍然无法消除温度的影响。
集成 RTC： 将 RTC 计时电路、晶体、温度补偿电路（含温度传感器）都集成在一颗芯片中，出厂时进行调教。这类 RTC 的计时精度可以做到很高，且由于温补电路的作用，受环境温度的影响很小。
2 RTC 工作模式
Hi3516A/HI3518EV200 内置 RTC 可支持两种工作模式：
固定分频模式
与非集成 RTC 相同， Hi3516A/HI3518EV200 内置 RTC 的时钟直接采用外部晶体与振荡电路产生的经过分频后的时钟，工作时分频比固定不变。这种工作模式下， RTC 计时精度取决于外接晶体的频率精度，而且受环境温度影响。在非集成RTC 这类芯片适用的场景，可以选择 Hi3516A/HI3518EV200 内置 RTC 替代外置非集成 RTC，节省一些器件成本。
温度补偿模式
Hi3516A/HI3518EV200 内置了 RTC 计时电路，及温度补偿电路（含温度传感器），可校正因温度变化引起的计时偏差。但由于温度传感器集成在了Hi3516A/HI3518EV200 内部，并不能真实反应外接晶体的实际温度，实际校正效果不是很理想。对计时精度有严格要求的客户，建议选择集成晶体的 RTC，或者带有温度补偿的RTC。

上面的讲述让我明白了，为什么有些芯片内置有RTC，电路还需要外接集成晶体的RTC。

二、RTC 的硬件参考电路

1、硬件参考电路

2、选择晶体

Hi3516A/HI3518EV200 芯片中的晶体振荡电路针对 CL=12.5pF 的晶体设计，且在32.768K 晶体市场中，CL=12.5pF 的晶体为市场主流，请选用此规格晶体。

这里有几个疑问,为什么采用32.768K晶体，12pF晶体的选择和电容的选择？

1）为什么采用32.768K晶体

首先明确下，有源为晶振，无源为晶体。（该处的“源”为电源）

32.768KHZ的时钟晶振产生的振荡信号经过石英钟内部分频器进行15次分频后得到1HZ秒信号，即秒针每秒钟走一下，石英钟内部分频器只能进行15 次分频，要是换成别的频率的晶振，15次分频后就不是1HZ的秒信号，时钟就不准了。32.768K=32768=2的15次方，数据转换比较方便、精确。

简单来说就是：32768 Hz = 2^15 即分频15次后为1Hz，周期 = 1s

2）12pF晶体的选择

我们采用晶体为：SSP-T7-F （表贴的）

市面上还有如下直插的晶体：VT-150-F/VT-200-F （小的6pF、大的12pF）

3）负载电容的选择

晶体对负载电容有着严格的规定，只有实际负载电容和晶体的 SPEC 中的负载电容一致时，晶体频率才能达到标称频率。

电容之间有以下关系：

CL = Cn + (C0 * C1) / (C0 + C1)，

其中Cn为单板走线电容（约为1~2pF），C0和C1为晶体串联电容，CL为晶体电容；晶体和电容匹配是保证RTC精度的前提，电容过大则晶体输出频率偏小，电容过小则晶体输出频率过大；电容过小还可能会引起倍频情况，故电容需要选与晶体匹配的。

根据上面关系可得：

12.5pF的32.768K晶体要外挂2个22pF的串联电容。

6pF的32.768K晶体要外挂2个10pF的串联电容。

4）RTC芯片外接晶体选择

以常用的DS1302和DS1339来说，一般芯片手册上都有说明。

三、RTC驱动使用

RTC驱动所在位置/drv/rtc目录

将 hi_rtc.ko 拷贝到单板，并执行如下命令插入驱动模块：
insmod hi_rtc.ko t_second=T
其中 t_second 模块参数表征温度采集的时间间隔，以秒为单位，驱动默认为 5s。如不必修改，则无需传入模块参数。若使用固定分频模式，直接使用 insmod hi_rtc.ko 命令插入 ko 即可，无需传入参数。

执行./test：

# ./test
Usage: ./test [options] [parameter1] ...
Options:
-s(set) Set time/alarm, e.g '-s time 2012/7/15/13/37/59'
-g(get) Get time/alarm, e.g '-g alarm'
-w(write) Write RTC register, e.g '-w <reg> <val>'
-r(read) Read RTC register, e.g '-r <reg>'
-a(alarm) Alarm ON/OFF', e.g '-a ON'
-reset RTC reset
-c(compensation) temperature compensation ON/OFF, eg '-c ON'
-f(frequency) frequency precise adjustment, eg '-f <val>'
-m(mode) Mode of temperature gather, e.g '-m <mode> <temp>, mode[0-2]'

1、设置获取时间
通过如下命令可设置 RTC 时间：
./test –s time <year/month/day/hour/minute/second>
通过如下命令可获取 RTC 时间：
./test –g time

# ./test -g time
[RTC_RD_TIME]
Current time value:
year 1970
month 1
date 1
hour 0
minute 0
second 0
weekday 4

2、设置获取闹钟时间
通过如下命令可设置 RTC 闹钟时间：
./test –s alarm <year/month/day/hour/minute/second>
通过如下命令可获取 RTC 闹钟时间：
./test –g alarm
通过如下命令设置闹钟到期是否产生中断，驱动中断例程由用户根据需求自由补充。
./test –a ON/OFF

3、读取、设置 RTC 内部寄存器
通过如下命令可读取 RTC 内部寄存器，此功能多用于辅助调试，比如读取内部温度传感器采集的温度值，读取设置的 RTC 更新温度值等。
./test –r <reg>
通过如下命令可设置 RTC 内部寄存器，此功能多用于辅助调试。
./test –w <reg> <value>
reg 取值，请参见《 Hi3518EV20X/Hi3516CV200 经济型 HD IP Camera Soc 用户指南.pdf》 3.10 节实时时钟部分。

4、复位 RTC 模块
通过如下命令可复位 RTC 模块。
./test –reset

5、温度补偿模式开关
通过如下命令可设置温度补偿模式是否打开。 ON 表示打开 RTC 温度补偿， OFF 表示关闭温度补偿而采用固定分频模式。若单板复位重启，或者单板带有电池断电重启，重插 ko 后系统将运行在固定分频模式。若用户使用的是温度补偿模式，在重插 ko 后需要重新打开温度补偿模式。
./test –c ON/OFF

6、固定分频模式分频系数微调设置
通过如下命令可设置分频系数从而达到调整时钟的快慢效果。
./test -f <val>
<val>值为将要设置的分频系数的 10000 倍，例如要设置分频系数为 327.60，则val=3276000。通过直接敲“ ./test –f”命令可以查看当前分频系数。分频系数可以配置范围为： 327.60~327.70。

说明：

频率系数仅在固定分频模式下设置，设置流程为：关闭温度补偿，然后设置分频系数（也可以采用默认值）。

7、设置温度采集方式
通过如下命令可设置温度采集方式：
./test –m <mode> <value>
Mode 和 value 取值如表 5-1 所示。

说明：

温度采集方式设置仅在温度补偿模式下设置。设置流程为：打开温度补偿，然后设置温度采集方式。

扩展：

该板没有外接集成晶体RTC，没有/dev/rtc驱动，否则也可如下操作：

参看：RTC驱动修改

查看时间
输入命令：date
设置日期和时间
输入命令：date -s "2013-11-02 16:13:30"
将时间写入时钟芯片
输入命令：hwclock -w
输入命令:reboot
系统重启后
输入命令：date
时间为刚才设置的值，测试OK!

四、linux 读写RTC时间

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <linux/rtc.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/types.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <time.h>  int main(void)
{  int fd, retval;  struct rtc_time rtc_tm;  time_t timep;  struct tm *p;  fd = open("/dev/rtc", O_RDONLY);  if (fd == -1) {  perror("/dev/rtc");  exit(errno);  }  /* Read the RTC time/date */  retval = ioctl(fd, RTC_RD_TIME, &rtc_tm);  if (retval == -1) {  perror("ioctl");  exit(errno);  }  close(fd);  fprintf(stderr, "RTC date/time: %d/%d/%d %02d:%02d:%02d\n",  rtc_tm.tm_mday, rtc_tm.tm_mon + 1, rtc_tm.tm_year + 1900,  rtc_tm.tm_hour, rtc_tm.tm_min, rtc_tm.tm_sec);  time(&timep);  p = gmtime(&timep);  fprintf(stderr, "OS date/time(UTC): %d/%d/%d %02d:%02d:%02d\n",  p->tm_mday, p->tm_mon + 1, p->tm_year + 1900,  p->tm_hour, p->tm_min, p->tm_sec);  p = localtime(&timep);  fprintf(stderr, "OS date/time(Local): %d/%d/%d %02d:%02d:%02d\n",  p->tm_mday, p->tm_mon + 1, p->tm_year + 1900,  p->tm_hour, p->tm_min, p->tm_sec);  return 0;
}  执行结果：
root@dm368-evm:~/test# ./a.out
RTC date/time: 24/1/2016 09:46:01
OS date/time(UTC): 24/1/2016 01:46:01
OS date/time(Local): 24/1/2016 09:46:01

五、利用rtcwake唤醒设备

参看：Linux 下利用rtcwake唤醒设备

where is rtcwake
rtcwake: /usr/sbin/rtcwake /usr/share/man/man8/rtcwake.8.gz
rtcwake --help
Usage:
rtcwake [options]
Options:
-d, --device <device> select rtc device (rtc0|rtc1|...)
-n, --dry-run does everything, but suspend
-l, --local RTC uses local timezone
-m, --mode <mode> standby|mem|... sleep mode
-s, --seconds <seconds> seconds to sleep
-t, --time <time_t> time to wake
-u, --utc RTC uses UTC
-v, --verbose verbose messages

-h, --help display this help and exit
-V, --version output version information and exit

For more details see rtcwake(8).
standby
普通待机模式，为默认选项，对应ACPI state S1
mem
待机到内存，即内存之外把其他设备都进入低功耗模式，对应ACPI state S3
disk
待机到硬盘，即休眠，把电脑的当前状态保存到硬盘，几乎不消耗外部电源，对应ACPI state S4
off
通过调用系统的关机命令来休眠，对应ACPI state S5

可以通过以下命令查阅当前系统支持的休眠模式
cat /sys/power/state
standby mem disk

我的电脑目前支持以上三种，但是测试发现休眠到disk的时候，机器会迅速醒来，standby和mem两种模式则工作正常，个中原因还不清楚。

执行该命令的时候需要root权限
1. 系统休眠后20seconds唤醒，加-v选项可以看到更多的打印信息
sudo rtcwake -v -s 20 -m mem 或
sudo rtcwake -v -s 20 -m standby
打印信息:
rtcwake -v -s 20 -m mem
Using UTC time.
delta = 0
tzone = 0
tzname = UTC
systime = 1393296617, (UTC) Tue Feb 25 02:50:17 2014
rtctime = 1393296617, (UTC) Tue Feb 25 02:50:17 2014
alarm 0, sys_time 1393296617, rtc_time 1393296617, seconds 20
rtcwake: wakeup from "mem" using /dev/rtc0 at Tue Feb 25 02:50:38 2014
suspend mode: mem; suspending system

2. 系统在指定的时间醒来
rtcwake -v -t `date -d 10:53 +%s` -m mem
Using UTC time.
delta = 0
tzone = 0
tzname = UTC
systime = 1393296754, (UTC) Tue Feb 25 02:52:34 2014
rtctime = 1393296754, (UTC) Tue Feb 25 02:52:34 2014
alarm 1393296780, sys_time 1393296754, rtc_time 1393296754, seconds 0
rtcwake: wakeup from "mem" using /dev/rtc0 at Tue Feb 25 02:53:00 2014
suspend mode: mem; suspending system

rtcwake -v -t `date -d 10:54 +%s` -m standby
Using UTC time.
delta = 0
tzone = 0
tzname = UTC
systime = 1393296794, (UTC) Tue Feb 25 02:53:14 2014
rtctime = 1393296794, (UTC) Tue Feb 25 02:53:14 2014
alarm 1393296840, sys_time 1393296794, rtc_time 1393296794, seconds 0
rtcwake: wakeup from "standby" using /dev/rtc0 at Tue Feb 25 02:54:00 2014
suspend mode: standby; suspending system

如果发现systime 和rtctime时间不一致，需要利用hwclock进行调整。

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